JP2829108B2

JP2829108B2 - 情報再生装置

Info

Publication number: JP2829108B2
Application number: JP23007490A
Authority: JP
Inventors: 忠小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JPH04111230A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えば電子ファイリングシステム等におい
て使用される、情報記録媒体に記録された情報を再生す
るための情報再生装置に関し、より詳細には、情報記録
媒体に多値記録によって記録された情報を再生する情報
再生装置に関する。

（従来の技術）情報・通信技術の発展に伴い、情報を保存する補助記
憶装置の大容量化、高速処理化、小型化、低コスト化等
が強く要望されている。かかる要望に答える補助記憶装
置としては、例えば電子ファイリングシステムがあり、
計算機の補助記憶装置等として普及している。

電子ファイリングシステムとは、光ディスク或いは光
磁気ディスク等の情報記録媒体の記録部位に光ビームを
照射して、この情報記録媒体の記録部位に光学特性の変
化を生じさせることにより情報を記憶するシステムであ
る。例えば、情報記録媒体として光ディスクを使用する
場合であれば、記録すべき情報を「０」および「１」か
らなる２値情報に変換し、例えば、光ディスクの非晶質
層の「１」に対応する領域には光ビームを照射して結晶
化を行ない、「０」に対応する領域には光ビームを照射
しないことすればこの光ディスクに情報を記録すること
ができる。また、かかる光ディスクの記録部位に結晶化
が生じないような弱い光ビームを照射してこの反射光の
光量を検出すれば、非晶質のままの領域と結晶化した領
域との反射率の違いにより、この光ディスクに記録され
た情報を再生することができる。

しかしながら、かかる電子ファイリングシステムは、
他の補助記憶装置を使用する場合と比較して記憶容量を
飛躍的に向上させることができるものの、上述のごとき
要望に答えるには十分とはいえなかった。電子ファイリ
ングシステムの記憶容量を向上させる方法としては情報
記録媒体に照射する光ビームの径を小さくして記録密度
を高くする技術が従来知られているが、光ビームの径
は、光の回折限界によって限定されるため、微小化には
限界がある。

これに対して、情報記録媒体に記録する情報を「０」
および「１」からなる２値情報ではなく、多値情報（３
値以上の情報）とすることにより、情報記録媒体の所定
面積あたりの記録情報量を増大させ、これにより記憶容
量を実質的に向上させた補助記憶装置が、例えば特開昭
63−163962号により提案されている。

これは、情報信号を３段階以上の信号に変換する信号
処理手段と、この３段階以上の処理信号に応じてエネル
ギーが多段階に変調された光ビームを出力する光ビーム
出力手段と、光ビームを前記情報記録媒体に集光照射す
る光学系とにより情報記録装置を構成し、この情報記録
装置により、情報記録媒体の記録領域に多値記録を行な
うものである。また、このようにして多値記録が行われ
た情報記録媒体から記録情報を再生する際には、情報の
記録レベルが多段階の記録部位が形成された情報記録媒
体に光ビームを出力する光ビーム出力手段と、光ビーム
を前記情報記録媒体に集光するための光学系と、光ビー
ム照射によって得られる前記記録部位の多段階の光学特
性を検出して所定の再生信号を作成する再生信号処理手
段とによって構成された情報再生装置を使用する。

（発明が解決しようとする課題）上述のような情報再生装置において、多段階の光学特
性を検出する手段としては、通常光電変換素子が用いら
れる。すなわち、光ビーム出力手段によって情報記録媒
体に照射された光ビームの反射光を光電変換素子で受光
し、この光電変換素子の出力を用いて、多段階の光学特
性に応じた再生信号を作成する。ここで、反射光を受光
したときの光電変換素子のアナログ出力（以下、再生波
形と称す）を再生信号としてのデジタル信号に変換する
ためには、再生波形の電圧値を取り込むタイミングを与
えるクロック（以下、復調クロックと称す）が必要とな
る。

上述のごとき２値記録によって情報記録媒体に記録さ
れた情報を再生する情報再生装置においては、この復調
クロックを再生波形から生成するのが一般的であった。
この方法は、セルフクロックと称されている。

以下、このセルフクロックについて説明する。

第６図（ａ）は、情報記録媒体の記録部位に記録が行
われた状態を概念的に示す図である。図において、斜線
で示した領域が、光ビーム（情報記録装置の光ビーム出
力手段によって出力された光ビーム）の照射により光学
特性が変化した領域である。以下、この領域を記録マー
クと称する。記録マークは、２値情報の「０」または
「１」に相当するが、ここでは「１」に相当するものと
して説明する。すなわち、記録情報（２値情報）が
「０」のときは記録マークは形成されず、「１」のとき
は記録マークが形成されるものとする。

また、第６図（ｂ）は、第６図（ａ）に示したような
記録マークを形成する際の、光ビーム出力手段の出力パ
ルスを示す図であり、記録情報に対応している。以下、
このパルスを記録パルスと称する。

ここで、第６図（ａ）に示した記録マークを情報再生
装置の光電変換素子を用いて再生すると、第６図（ｃ）
に示したような再生波形が得られる。また、第６図
（ｃ）に示した再生波形に対して所定のスライスレベル
を設定し、再生波形の電圧値がこのスライスレベルより
も小さいときに「ロー」となり、再生波形の電圧値がこ
のスライスレベルよりも大きいときに「ハイ」となるよ
うな２値化波形を生成すると、第６図（ｄ）に示したよ
うになる。この２値化波形が、復調クロックである。こ
の復調クロックの立ち上がり或いは立ち下がりのタイミ
ングにしたがって、記録情報が取り込まれる。

このようにして復調クロックを生成した場合、第６図
（ｂ）に示した記録パルスと比較して、時間的なずれが
ほとんど無いので、記録情報を忠実に再生することが可
能となる。

しかしながら、かかるセルフクロックを、多値記録に
よって情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再
生装置に対して、そのまま適用すると、以下のような理
由により、記録情報を再生する際に再生信号の時間的な
ずれ、すなわち、いわゆる再生ジッターが生じるという
課題があった。

第７図（ａ）は、情報記録媒体の記録部位に４値記録
が行われた状態を概念的に示す図である。ここでは、記
録マークの面積が大きい順に、記録情報（４値情報）の
「３」、「２」、「１」に相当するものとし、「０」の
時は記録マークが形成されないものとする。また、第７
図（ｂ）は第７図（ａ）に示したような記録マークを形
成する際の記録パルスを示す図、第７図（ｃ）は光ビー
ム出力手段の出力のタイミングを示す図である。ヒート
モードの光ディスクを使用する場合、記録時の光ビーム
のエネルギーが大きいほど、記録マークの面積は大きく
なる。したがって、第７図（ａ）および第７図（ｂ）か
ら解るように、記録パルスの信号レベルが大きいほど、
記録マークの面積は大きくなる。

このような記録情報を、情報再生装置の光電変換素子
を用いて再生すると、第７図（ｄ）に示したような再生
波形が得られる。したがって、この再生波形に対して所
定のスライスレベルを設定し、上述の第６図（ｄ）の場
合と同様にして２値化波形、すなわち復調クロックを生
成すると、第７図（ｅ）に示したようになる。このよう
に、多値記録の場合は、記録パルスの信号レベルによっ
て復調クロックの波形が変化してしまう。したがって、
記録パルスとのずれが大きくなり、再生ジッターが大き
くなってしまうのである。このように再生ジッターが大
きい場合には、この復調クロックのタイミングにしたが
って再生波形の電圧値を取り込んだときに、記録情報の
正確な再生ができなくなってしまう。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みて試されたも
のであり、情報記録媒体に多値記録によって記録された
情報を再生する際に発生する再生ジッターを実用上支障
のない範囲におさえ、記録情報を正確に再生することが
でき、情報再生装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の情報再生装置は、情報記録媒体に多値記録に
より記録された情報を再生する情報再生装置であって、
光ビームを出力する光ビーム出力手段と、この光ビーム
出力手段により出力された光ビームを前記情報記録媒体
の記録部位に集光する光学系と、前記記録部位で反射し
た前記光ビームを受光して前記記録部位の光学的特性に
応じた電気信号を出力する光学特性検出手段と、この光
学特性検出手段により出力された電気信号を所定のスラ
イス信号レベルで２値化する２値化手段と、この２値化
手段により出力された２値化信号から得られるタイミン
グと所定の復調クロックから得られるタイミングとの時
間差を検出し、この時間差に対応する多値化信号を出力
する再生信号生成手段とを有している。

（作用）本発明の情報再生装置は、光学特性検出手段から出力
された電気信号を２値化手段により所定のスライス信号
レベルで２値化し、この２値化手段により出力された２
値化信号から得られるタイミングと所定の復調クロック
から得られるタイミングとの時間差を検出し、この時間
差によって情報記録媒体に記録された情報値を判別し、
再生するものである。

（実施例）以下、本発明の１実施例について説明する。なお、こ
こでは、本発明の情報再生装置を、電子ファイリングシ
ステムの、情報記録媒体（ここでは光ディスク）に多値
情報を記録すると共に記録した多値情報を再生する情報
記録再生装置に適用した場合を例にとって説明する。

第１図は、かかる情報記録再生装置を示す概略構成図
である。

かかる装置において情報の記録を行なうときは、ま
ず、記録信号処理装置10が、電子ファイリングシステム
の制御回路（図示せず）から入力された情報信号を複数
レベルの信号に変換し（すなわち、多値化し）、この多
値化された処理信号を半導体レーザ11に出力する。半導
体レーザ11は、記録信号処理装置10から出力された処理
信号の信号レベルに応じたエネルギーまたは波長の記録
用レーザビームを照射する。ここで、レーザビームのエ
ネルギーを信号レベルに応じて多段階に変化させるため
には、光ビームの強度若しくはパルス幅若しくはこれら
の両方を変化させるか、または、光ビームの波長を変化
させればよい。このような信号レベルに応じてエネルギ
ーまたは波長のレーザビームが光学系30を介して情報記
録媒体（光ディスク）20の記録層に照射されることによ
り、この情報記録媒体20の照射部分にレーザビームのエ
ネルギーまたは波長に応じた（すなわち、信号レベルに
応じた）状態変化が生じて記録マークが形成され、多値
情報の記録が行われる。

また、このようにして記録した多値情報の再生を行な
う場合には、前述の半導体レーザ11は、情報記録媒体20
の照射部分に状態変化が生じないような小さいエネルギ
ーで且つ波長が一定の再生用レーザビームを出力する。
半導体レーザ11から出力された再生用レーザビームは、
光学系30を介して情報記録媒体20に照射され、その反射
光が光学系30を介して光電変換素子12に導かれる。光電
変換素子12は、受光したレーザビームを、電気信号に変
換する。この電気信号は、処理回路14を介して再生信号
処理装置40に導かれる。この再生信号処理装置40は、入
力した電気信号から多値情報を再生し、制御回路（図示
せず）へ出力する。

なお、情報記録媒体20が相変化型のようなリライタブ
ルのものである場合には、半導体レーザ11から記録の際
よりも低強度のレーザビームを出力させ、このレーザビ
ームを光学系30を介して情報記録媒体20に照射して、こ
の部分の記録層を記録前の状態に変化させることによ
り、情報を消去することができる。また、この情報記録
媒体20がオーバーライトが可能なタイプである場合に
は、記録信号処理装置10で入力された情報信号を多値化
する際に、信号レベルをオーバーライト時の光強度に応
じて設定し、半導体レーザ11からこの信号レベルに応じ
たエネルギーまたは波長の記録用レーザビームを出力さ
せて、光学系30を介して情報記録媒体20に照射すること
により、オーバーライトを行なう。

光学系30では、半導体レーザ11から出力された発散性
のレーザビームが、コリメータレンズ31によって平行光
束に変換され、ビームスプリッタ32に導かれる。ビーム
スプリッタ32で反射したビームは、集光レンズ36によ
り、情報記録媒体20に集光照射される。再生時には、さ
らに、情報記録媒体20に照射されたレーザビームの一部
が反射し、その反射光がビームスプリッタ32を直進して
ハーフミラー33に導かれる。ここで、ハーフミラー33を
直進したビームは、レンズ35を介して光電変換素子13に
導かれる。一方、ハーフミラー33で反射した光は、レン
ズ34を介して、光電変換素子12に導かれる。

光電変換素子12から出力された信号は、前述したよう
に処理回路14を介して再生信号処理装置40に出力される
とともに、増幅回路16を介してトラッキング制御装置19
にも導かれ、ビームの照射位置が適正化のための補正デ
ータとして使用される。また、光電変換素子13から出力
された信号は、処理回路15および増幅回路17を介して、
フォーカシング制御装置18に導かれ、焦点制御のための
データとして使用される。

次に、記録信号処理装置10について具体的に説明す
る。

本実施例では、情報記録媒体20に対して、４値記録を
行なうものとする。第２図は、記録信号処理装置の概略
構成を示すブロック図である。この第２図に示されてい
るように、記録信号処理装置10は、４値化回路101と、
変調回路102と、半導体レーザドライブ回路103とを備え
ている。入力データ（情報信号）は２値化された状態、
即ち２進数の信号として入力され、この信号は、先ず４
値化回路101にて４ビット単位の情報、即ち４値化デー
タに変換される。この４値化データは変調回路102にて
「０」、「１」、「２」、「３」の４段階のいづれかの
信号レベルの信号に変換され、半導体レーザドライブ回
路103に記録パルス（電圧パルス）として印加される。
これにより、光ビームの強度等が記録信号に応じて４段
階に変調される。また、変調回路102は、一定の記録タ
イミングにしたがって記録が行われるように、所定の変
調クロックにしたがって記録パルスの変調を行なう。

次に、再生信号処理装置40について具体的に説明す
る。

第３図は再生信号処理装置40の概略構成を示すブロッ
ク図である。再生信号処理装置40は、上述したように、
処理回路14から電気信号を入力して、情報記録媒体20に
記録された情報に対応した再生信号を出力する。また、
この再生信号処理装置40は、第３図に示したように、処
理回路14から入力した電気信号の高周波成分を取り除く
ローパスフィルタ（LPF）401と、光学特性検出手段から
出力された電気信号を所定の信号レベルで２値化する２
値化回路402と、この２値化回路402により出力された２
値化信号から得られるタイミングと所定の復調クロック
から得られるタイミングとの時間差を検出し、この時間
差に対応する多値化信号を出力する再生信号生成回路40
3を備えている。

以下、この再生信号処理装置40における信号処理につ
いて、第４図（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。

第４図（ａ）は、情報記録媒体20の記録部位に４値記
録が行われた状態を概念的に示す図である。図におい
て、斜線で示した領域が記録マークである。また、第４
図（ｂ）は、第４図（ａ）に示したような記録マークを
形成する際の、記録信号処理装置10の出力パルス（記録
パルス）を示す図であり、情報記録媒体20に記録する多
値情報に対応している。なお、上述したように、ヒート
モードの光ディスクを使用する場合、記録パルスの信号
レベルが大きいほど、記録マークの面積は大きくなる。

第４図（ｃ）は、多値情報の再生時に、光電変換素子
12で光電変換した信号を処理回路14を介して再生信号処
理装置40に取り込み、LPF401で高周波成分を取り除いた
ときの信号波形（再生波形）を示すものである。このよ
うに、再生波形は、対応する記録マークの面積が大きさ
に応じて変化する。ここで、第４図（ｃ）に示した再生
波形に対して所定のスライスレベルを設定し、再生波形
の電圧値がこのスライスレベルよりも小さいときに「ロ
ー」となり、再生波形の電圧値がこのスライスレベルよ
りも大きいときに「ハイ」となるような２値化波形を生
成すると、第４図（ｄ）に示したようになる。このよう
に、２値化波形のパルス幅は、再生波形の幅の大きさ、
すなわち対応する記録マークの面積の大きさに応じて変
化する。また、第４図（ｅ）は復調クロックを示すもの
である。

ここで、第４図（ｄ）に示した２値化波形と第４図
（ｅ）に示した復調クロックとを再生信号生成回路403
に入力し、２値化波形から得られるタイミングと復調ク
ロックから得られるタイミングとの時間差（例えば、２
値化波形の立ち上がりと復調クロックの立ち下がりとの
時間差、２値化波形の立ち下がりと復調クロックの立ち
下がりとの時間差など）を検出すると、この時間差は、
再生波形の幅の大きさ、すなわち対応する記録マークの
面積の大きさによって異なる。すなわち、記憶情報が
「３」のときは時間差は「α」、記録情報が「２」のと
きは時間差は「０」、記録情報が「１」のときは時間差
は「−β」となっている。したがって、この時間差を検
出することによって情報記録媒体に記録された値を判別
することができる。このようにして再生信号を生成する
ことにより、再生ジッターの影響を除去することができ
るので、記録情報が忠実に再生することができる。

なお、復調クロックのパルス幅は特に限定されない
が、上記２値化波形から得られるタイミングと復調クロ
ックから得られるタイミングとの時間差を求めやすいよ
うに決定することが望ましい。

また、ここでは、処理回路14から入力した電気信号の
高域ノイズをLPF401で取り除くこととしたが、この処理
は必ずしも行なう必要はない。

さらに、情報記録媒体にあらかじめ同期ビットを記憶
させておき、この同期ビットを用いて２値化前の再生信
号と復調クロックとの同期とることとしてもよい。

再生信号を２値化する際のスライスレベルは、２値化
波形から得られるタイミングと復調クロックから得られ
るタイミングとの時間差から情報記録媒体に記録された
値を判別できるように設定されていればよい。

次に、情報記録媒体20について詳細に説明する。な
お、ここでは、相変化型の光ディスクを例にとって説明
する。第５図は、この光ディスクの層構造を示す断面図
である。第５図に示したように、この光ディスクは、光
ディスク基板201、第１の保護層202、記録層203、第２
の保護層204、反射層205および第３の保護層206によっ
て構成されている。

光ディスク基板201を形成する材料としては、透明
で、経時変化が少ない材料が適している。例えば、ポリ
メチルメタクリレートのようなアクリル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、またはガ
ラス等である。また、この光ディスク基板201には、記
録フォーマットに応じて、連続溝、サンプルサーボマー
ク、プリフォーマットマーク等が形成される。

記録層203は、光ビームが照射されることにより状態
が変化する材料で形成されている。このような材料とし
ては、例えば、GeTe系、TeSe系、GeSbSe系、TeOx系、In
Se系、GeSbTe系等のカルコゲナイド系アモルファス半導
体材料や、InSb系、GeSb系、InSbTe系等の化合物半導体
材料等がある。この記録層203は、真空蒸着法やスパッ
タリング法等で形成することができる。また、この記録
層203の膜厚は、実用上、数nm〜数μｍの範囲が適して
いる。

第１の保護層202および第２の保護層204は、それぞれ
上述の記録層203を上面および下面に接して形成されて
おり、記録層203を保護するために設けられたものであ
る。この第１の保護層202および第２の保護層204によっ
て、例えばレーザビームの照射により記録層203が飛散
したり穴があいてしまったりするといった不都合を防止
することができる。第１の保護層202および第２の保護
層204を形成する材料としては、例えば、SiO₂、SiO、Al
N、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、Ta₂O₃、ZnS、Si、またはGe等が
適しており、かかる材料を用いて、例えば真空蒸着法や
スパッタリング法等で形成することができる。なお、第
１の保護層202および第２の保護層204の膜厚は、実用
上、数nm〜数μｍが適している。

反射層205は、記録層203の光学的特性の変化による反
射光の特性変化をエンハンスすると共に、記録層203を
冷却することにより（すなわち、記録層203の熱を吸収
・発散することにより）、記録層203の温度上昇を防止
するために設けられたものである。この反射層205を形
成する材料としては、例えば、Au、Al、Cu、或いはNi−
Cr等が適しており、かかる材料を用いて、例えば真空蒸
着法やスパッタリング法等で形成することができる。な
お、反射層205の膜厚は、実用上、数nm〜数μｍが適し
ている。

第３の保護層206は、光ディスクを取扱う上での傷、
ほこり等を防止するために設けられたものである。ま
た、形成材料としては、通常、紫外線硬化樹脂等が使用
され、例えば、この紫外線硬化樹脂を反射層205の表面
にスピンコート法により塗布した後、紫外線を照射する
ことにより硬化させて形成する。この第３の保護層206
の膜厚は、実用上、数μｍ〜数百μｍの範囲が適してい
る。

このような光ディスクに多値情報の記録を行なうとき
は、記録時の記録層203の冷却速度を制御して、記録マ
ークの形状を整えることが有効である。この冷却速度の
制御は、第１の保護層202、記録層203、第２の保護層20
4、反射層205の形成材料や膜厚を適宜選択することによ
り行なうことができる。例えば、冷却速度を速くしたい
場合には、記録層203の膜厚を薄くすること、反射層205
の形成材料として熱伝導率の高いものを使用すること、
第１の保護層202および第２の保護層204の形成材料とし
て熱伝導率の高いものを使用すること等が有効である。

また、光ディスクに多値情報の記録を行なうときは、
記録時の半導体レーザ11の出力パルスのプロファイルを
工夫することも有効である。

なお、ここでは片面のみ記録できる光ディスクの構成
例について説明したが、両面記録が可能となるように光
ディスクを構成することも可能である。両面記録の光デ
ィスクは、例えば、第５図に示した光ディスクを、記録
層203を内側にして２枚張合わせることにより得られ
る。

また、第５図に示した第１の保護層202、第２の保護
層204、反射層205および第３の保護層206は、用途によ
っては省略することも可能である。

このように、本実施例では相変化型の光ディスクに記
録された多値情報を再生する場合を例にとって説明した
が、本発明の情報再生装置は、このような場合に限ら
ず、有機材料、形状変化材料、穴空き材料或いはこれら
の複合材料によって形成された光ディスクに記録された
多値情報を再生する場合にも、同様の効果を得ることが
でき、さらには、光磁気ディスク等の他の情報記録媒体
に記録された多値情報を再生する場合にも同様の効果を
得ることができる。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明の情報再生装置に
よれば、情報記録媒体に多値情報によって記録された情
報を再生する際に発生する再生ジッターの影響を除去す
ることができ、記録情報を正確に再生することができ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の１実施例に係わる情報再生装置を示す
概略構成図、第２図は第１図に示した記録信号処理装置
の概略構成を示すブロック図、第３図は第２図に示した
再生信号処理装置の概略構成を示すブロック図、第４図
（ａ）〜（ｅ）は第３図に示した再生信号処理装置の信
号処理を説明するための図、第５図は第１図に示した情
報記録媒体の一例の層構造を示す概略断面図、第６図
（ａ）〜第６図（ｄ）および第７図（ａ）〜第７図
（ｅ）は従来の情報再生装置の信号処理を説明するため
の図である。 10……記録信号処理装置、11……半導体レーザ、12,13
……光電変換素子、14,15……処理回路、16,17……増幅
回路、18……フォーカシング制御装置、19……トラッキ
ング制御装置、20……情報記録媒体、30……光学系、31
……コリメータレンズ、32……ビームスプリッタ、33…
…ハーフミラー、34,35……レンズ、36……集光レン
ズ、40……再生信号処理装置、101……４値化回路、102
……変調回路、103……半導体レーザドライブ回路、201
……光ディスク基板、202……第１の保護層、203……記
録層、204……第２の保護層、205……反射層、206……
第３の保護層、401……ローパスフィルタ（LPF）、402
……２値化回路、403……再生信号生成回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報記録媒体に多値記録により記録された
情報を再生する情報再生装置であって、光ビームを出力する光ビーム出力手段と、この光ビーム
出力手段により出力された光ビームを前記情報記録媒体
の記録部位に集光する光学系と、前記記録部位で反射し
た前記光ビームを受光して前記記録部位の光学的特性に
応じた電気信号を出力する光学特性検出手段と、この光
学特性検出手段により出力された電気信号を所定のスラ
イス信号レベルで２値化する２値化手段と、この２値化
手段により出力された２値化信号から得られるタイミン
グと所定の復調クロックから得られるタイミングとの時
間差を検出し、この時間差に対応する多値化信号を出力
する再生信号生成手段とを有することを特徴とする情報
再生装置。